濮阳市一次大暴雨过程成因分析

2017-08-02王春玲许庆娥崔幸方谢琼娜

陕西气象 2017年4期

关键词：图略东移濮阳

王春玲，崔力，许庆娥，崔幸方，谢琼娜

(濮阳市气象局，河南濮阳 457000)

濮阳市一次大暴雨过程成因分析

王春玲，崔力，许庆娥，崔幸方，谢琼娜

(濮阳市气象局，河南濮阳 457000)

应用常规天气图资料、郑州站探空层结资料、FY-2E红外云图和濮阳站降水实况等资料，对2016年7月14—15日发生在濮阳市的区域性暴雨、大暴雨天气过程进行综合分析。结果表明：(1)此次大暴雨过程是由500 hPa和700 hPa的低涡及其分裂东移的低槽、700 hPa和850 hPa的切变线、地面辐合线及南下的冷空气共同影响造成的。(2)500 hPa槽前西南气流与584 dagpm线外围的西南气流叠加加强了西南暖湿气流的输送，为降水提供了水汽来源；地面辐合线的存在加强了动力抬升作用。(3)涡度场和散度场同时表现出的低层辐合、高层辐散的配置，为暴雨的产生提供了有利的动力条件。(4)FY-2E红外云图上，对流云团的持续影响，使降水较长时间维持，造成濮阳市出现区域性的暴雨、大暴雨天气。

大暴雨：低涡；低槽；切变线；深厚湿层；地面辐合线；红外云图

暴雨是我国的主要灾害性天气之一，往往会造成严重的洪涝灾害，给人民的生命财产带来较大影响[1]，所以备受气象工作者关注。近年来，众多气象工作者从不同角度对暴雨进行了研究，并取得了大量成果[1-6]。因暴雨的形成受诸多因素的影响，其形成机制也有较大差异，因此暴雨的定点、定量预报仍是难题。利用常规天气图资料、郑州站探空层结资料、FY-2E红外云图等资料，对濮阳市发生的一次大暴雨天气过程进行综合分析，以期为濮阳市的暴雨预报提供一些参考[7]。

1 天气概况

2016年7月14—15日，濮阳市出现了一次区域性暴雨、大暴雨天气过程，过程降水量为65.5～169.4 mm。主要降水量集中在14日白天到夜间，24 h降水量达61.1～166.7 mm，位于濮阳市西北部的南乐和清丰2个县24 h降水量均超过了100 mm，达到大暴雨量级。尤其是南乐站，14日白天(08—20时)12 h降水量达115.2 mm，其中12—13时1小时降水量达30.8 mm、13—14时1小时降水量达23.0 mm，且伴有5级左右的瞬时偏北风。各县站降水量见表1。

表1 2016年7月14—15日濮阳市各站降水量 mm

2 高空形势分析

2.1 500 hPa环流背景

500 hPa图上，14日08时(图略)，亚洲中纬度地区为两脊一槽型，蒙古国中部有一低涡，低涡中心经磴口到平凉一线有一低槽，濮阳处在槽前584 dagpm线外围宽广的西南气流中，南阳—郑州有12 m/s以上的急流轴，濮阳处于急流出口区的风速辐合区，588 dagpm线位于长江南侧。14日20时(图1)低涡稍东移，低槽东移至低涡中心经东胜、西安到重庆一线，槽前西南气流与584 dagpm线外围的西南气流叠加使西南气流明显增大，12 m/s以上的西南急流轴范围扩大至达川、南阳、郑州、济南到大连，濮阳位于急流轴上。郑州与济南之间存在明显的风速辐合，郑州站的风速由16 m/s增大到了20 m/s，水汽通道顺畅，为暴雨的产生提供了充沛的水汽。河北中部存在一风向辐合线，有利于水汽在河北南部到河南北部一带辐合。588 dagpm线仍位于长江南侧，较08时略有南压，副热带高压的稳定少动，减缓了河套低槽的移动，使华北地区的降水得以长时间维持。

细实线为等高线，单位为dagpm；虚线为等温线，单位为℃；粗实线为槽线；双实线为切变线；箭头为西南急流轴；圆点为濮阳市位置；下同图1 2016-07-14 20时500 hPa环流形势

2.2 700 hPa和850 hPa影响系统

700 hPa天气图上,14日08时(图略)，与500 hPa低涡对应的蒙古国中部有一低涡，河套东侧有一低槽，山西北部—河北中部有一偏南风与东南风的暖切变，濮阳处在槽前和暖切变南侧的偏南饱和气流中，此形势配置既提供了水汽条件又提供了动力抬升条件。14日20时(图2)，河套东侧的低槽东移与上述暖切变合并，在五台山、石家庄到泰山形成了一条西北—东南向(西北风与东南风之间)的切变线(濮阳处于此切变线附近)，动力抬升加强，有利于对流天气的产生。15日08时低槽东移出河南，濮阳降水趋于结束。

图2 2016-07-14 20时700 hPa环流形势

850 hPa天气图上,14日08时(图略)太原与邢台之间有西北风与偏东风的风向切变，济南与邢台之间有偏东风的风速切变，加强了河北南部到河南北部的动力抬升及水汽辐合。14日20时(图略)在太原、安阳、开封到阜阳有一条东北风与东南风的切变线，濮阳位于切变线东北侧的东南饱和气流中，有利于强降水的产生。

3 地面形势分析

14日08时(图略)，西南地区东部—华北—东北为一宽广的高压带，河北境内的北部到南部有一条近似南北向的地面辐合线，濮阳处于高压带南侧、地面辐合线东侧的偏东气流中，有利于地面的辐合上升。14日20时(图3)，随着我国西南地区暖倒槽向东北伸展，在河南南部、湖北、湖南西部出现了一闭合低压，低压倒槽外围影响到华北南部，增加了华北南部的斜压性。位于河北境内的地面辐合线东移到了山东省中部，濮阳位于辐合线西侧的偏北气流中，辐合线的存在加强了动力抬升作用。

细实线为等压线，单位为hPa；双实线为辐合线；圆点为濮阳市位置图3 2016-07-14 20时地面气压场

4 大气层结分析

选取郑州站探空资料进行层结分析。从14日08时温度对数压力图(见第9页图4a)上可以发现，强降水开始前，850 hPa以下为东北风，近地面层有冷空气抬升，有利于降水系统的形成与发展；低层(850 hPa)到中层(700 hPa)，再到中高层(500 hPa)，风向由东北风经东南风转为西南风，风向随高度顺转了180°，风速增大了10 m/s，中低层存在明显的暖平流；500 hPa为16 m/s的西南风，引导暖湿气流的输送，为降水提供了水汽来源；250 hPa及以上为大于20 m/s的高空强风速带(西西北风)，强辐散有利于低层辐合上升。从近地面到300 hPa大部分层结温度露点差t-td≤3 ℃，几乎接近饱和，高空湿层深厚；CAPE值为712.1 J/kg，湿对流有效位能不太大，不利于冰雹、雷雨大风等强对流发生，但有利于强降水发生，对流有效位能的正面积形态呈均匀细长状，此特点有利于高效率降水的产生[2]；K指数为37 ℃,说明大气层结为强热力不稳定；0～6 km的垂直风切变接近10 m/s，达到中等强度，利于降水系统的发展和维持。由于700 hPa在河北中南部有东西向切变，850 hPa在河北西南部有南北向切变，700 hPa以下为偏东风或东北风，温度对数压力图上615～685 hPa有一浅薄干层，说明有干冷空气侵入，大气层结存在发生强对流的潜势，对濮阳市出现短时强降水具有指示作用。

14日20时强降水发生期间，从郑州站14日20时温度对数压力图上(见第9页图4b)可以看出，由于受500 hPa河套低槽东移的影响，500 hPa风速从08时的16 m/s增大到20 m/s，中低层暖湿气流输送增强，水汽供应充足，气层接近饱和；0～6 km垂直风切变加强到12 m/s。随着强降水的发生，不稳定能量得到了一定的释放，CAPE值减小到64.9 J/kg，但K指数仍高达35 ℃。虽然降水已经持续了12 h(濮阳西北部的南乐站14日08—20时降水量已达115.2 mm),但因0～6 km的垂直风切变仍较大，深厚的饱和湿层仍维持，水汽输送仍较强，且K值较大，说明强降水仍将持续。14日20时—15日08时12 h濮阳又出现了50 mm以上的区域性暴雨。

5 物理量分析

5.1 水汽条件

5.1.1 水汽通量和水汽通量散度从环流背景和层结分析可看出，本次暴雨过程的水汽主要来自于西太平洋副热带高压外围的西南急流，超强的西南风将南方的暖湿空气源源不断的向暴雨区上空输送，形成对流层深厚的湿层[1]。而925 hPa的水汽通量和水汽通量散度图(图略)，反映了对流层低层的水汽输送及水汽辐合特征。14日20时，925 hPa水汽通量图上，从西南、华南到华北为宽广的水汽通量大值区，濮阳水汽通量值高达8.5 g/(cm·hPa·s)；925 hPa水汽通量散度图上，从西南地区东部到华北为宽广的强水汽辐合区，濮阳水汽通量散度值为-12×10-7g/(cm2·hPa·s)。分析表明，华北地区南部不仅有大量水汽输送而且还有水汽的强烈辐合，为濮阳地区暴雨的产生和维持提供了充足的水汽供应。

5.1.2 比湿场从14日08时925 hPa的比湿场(图略)可以看出，从我国西南经华中到华北南部，为宽广的湿舌，湿舌中心区位于濮阳上游，濮阳比湿高达16 g/kg，为强降水的产生提供了有利的水汽环境场。

5.2 动力条件

5.2.1 散度场 14日20时925 hPa的水平散度图上(图略)，有一从我国西南地区东部伸向华北的宽广水平辐合区，河南东北部有-6×10-5s-1的辐合中心，濮阳处在辐合中心附近，散度值为4×10-5s-1，表明濮阳低层辐合较强；500 hPa水平散度图上(图略)，河南西部有6×10-5s-1的辐散中心，濮阳散度值为1×10-5s-1，表明濮阳高层有辐散存在。这种低层辐合、高层辐散的散度分布，增大了大气的“抽吸作用”[4]，有利于深对流的发展[5]，从而使降水增强。

5.2.2 涡度场 14日20时700 hPa图上(图略)，河北南部有中心值为25×10-5s-1的正涡度中心，濮阳涡度值为16×10-5s-1，表明濮阳低层有强烈的辐合运动，且有正涡度自西北伸向濮阳方向，濮阳低层的辐合增强，有利于低层低值系统的发展；300 hPa图上(图略)，河南西部有-60×10-5s-1的负涡度中心，濮阳涡度值为-47×10-5s-1，表明濮阳高层有强烈的辐散运动，且有负涡度自西南向濮阳方向传播，濮阳高层的辐散也在增强。低层辐合与高层辐散同时存在，导致上升运动加强，暴雨落在上升运动中心附近区域[6]。

图4 2016-07-14郑州站温度对数压力图(a 08时；b 20时)

散度场和涡度场同时表现出的这种低层辐合、高层辐散的配置，为暴雨的产生提供了有利的动力条件。

6 卫星云图演变特征

分析FY-2E红外云图的演变发现，此次暴雨过程中，伴随着700 hPa低槽、切变线的东移发展，卫星云图上有中小尺度对流云团生成、发展[6]。7月14日09：15 红外云图(图5)上可以看出，蒙古国中部经内蒙古东部、华北到西南地区东部有一条东北—西南向的混合型云带，与08时700 hPa低涡、低槽位置较为吻合，属于高空低涡、低槽云系，其前沿已经开始影响濮阳。随着高空低槽的东移南压，槽前西南气流与584 dagpm线外围的西南气流叠加，水汽输送加强，又由于地面辐射加热的增强，山西境内不断有对流云块生成并东移影响华北南部[8]。14日15：15(图5)在河北南部到河南北部有分散性的对流云团缓慢东移发展，并且上游不断有对流云团生成、发展、东移、合并影响濮阳，位于濮阳西北部的南乐、清丰一带出现了短时强降水。槽前对流云团较长时间持续影响，造成了濮阳市区域性暴雨、大暴雨天气。随着高空槽云系的东移，15日06：15 (图略)对流云团东移至山东境内，濮阳市降水减弱，15日10时左右自西向东降水逐渐结束。